JP4078290B2 - Vehicle suspension system - Google Patents

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Description

本発明は、減衰力を発生させるモータを備える車両懸架装置に関し、特に、車両懸架装置の耐久性の向上に関する。   The present invention relates to a vehicle suspension apparatus including a motor that generates a damping force, and more particularly to improvement of durability of the vehicle suspension apparatus.

車両懸架装置として、バネ上とバネ下の間の減衰力を発生させる電気モータを備えた装置が提案されている。例えば、特許文献1の車両懸架装置は、外部からの入力によるピストンの直線運動をモータの回転運動に変換するボールねじ機構を備えており、これにより、モータを用いてショックアブソーバの減衰能力が得られる。
特開2002−219920号公報(第3ページ、図3)
As a vehicle suspension device, a device including an electric motor that generates a damping force between an unsprung portion and an unsprung portion has been proposed. For example, the vehicle suspension device of Patent Document 1 includes a ball screw mechanism that converts a linear motion of a piston that is input from the outside into a rotational motion of a motor, thereby obtaining a damping capacity of a shock absorber using the motor. It is done.
JP 2002-219920 A (3rd page, FIG. 3)

しかしながら、従来技術では、モータが小容量の場合、路面からバネ下に大きな入力が加わると、対抗する減衰力が小さいために、モータが急激に回転させられる。その結果、大きな回生電流がモータに流れ、これによりモータの耐久性が悪化する可能性がある。このような点を考慮してモータを大容量にすることも考えられるが、その場合は、モータロータの慣性が大きくなり、応答性が悪化してしまう。   However, in the conventional technology, when the motor has a small capacity, when a large input is applied from the road surface to the unsprung portion, the countering damping force is small, so the motor is rapidly rotated. As a result, a large regenerative current flows through the motor, which may deteriorate the durability of the motor. Considering these points, it is conceivable to increase the capacity of the motor, but in that case, the inertia of the motor rotor increases and the responsiveness deteriorates.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの耐久性を向上できる車両懸架装置を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the vehicle suspension apparatus which can improve the durability of a motor.

本発明の車両懸架装置は、バネ上とバネ下の間の減衰力を発生させるモータと、前記モータの回転数に応じて、前記モータが奏するモータ減衰力特性とは相違する補助減衰力特性の補助減衰力をバネ上とバネ下の間に発生させる補助減衰力発生手段と、を備える。
補助減衰力発生手段は、前記モータの高回転領域で前記モータの減衰力以上の補助減衰力を発生する補助減衰力特性を有する。
The vehicle suspension system according to the present invention has a motor that generates a damping force between an unsprung portion and an unsprung portion, and an auxiliary damping force characteristic that differs from a motor damping force characteristic exhibited by the motor according to the number of rotations of the motor. Auxiliary damping force generating means for generating an auxiliary damping force between the sprung and unsprung portions.
The auxiliary damping force generating means has an auxiliary damping force characteristic that generates an auxiliary damping force that is greater than or equal to the damping force of the motor in a high rotation region of the motor.

本発明によれば、車両懸架装置には、モータ減衰力特性に従うモータの減衰力と共に、補助減衰力特性に従う補助減衰力が発生する。したがって、モータ回転数に応じて減衰力を変更でき、モータ容量を大きくすることなく、モータ回転数の急激な増加とそれによる回生電流の増加を抑制することができ、これにより、モータの耐久性を向上できる。
そして、本発明によれば、モータ回転数が大きい領域で大きな補助減衰力が得られる。高回転領域は、回生電流が増加する領域である。本発明によれば、高回転領域での減衰力が増大するので、回生電流の増加を効果的に抑制できる。
According to the present invention, an auxiliary damping force according to the auxiliary damping force characteristic is generated in the vehicle suspension device together with the motor damping force according to the motor damping force characteristic. Therefore, the damping force can be changed according to the motor rotation speed, and without increasing the motor capacity, it is possible to suppress a rapid increase in the motor rotation speed and the increase in the regenerative current thereby increasing the durability of the motor. Can be improved.
According to the present invention, a large auxiliary damping force can be obtained in a region where the motor rotation speed is large. The high rotation region is a region where the regenerative current increases. According to the present invention, since the damping force in the high rotation region increases, an increase in regenerative current can be effectively suppressed.

好ましくは、前記補助減衰力発生手段は、前記モータの回転数の増加に応じて指数関数的に増大する補助減衰力を発生する補助減衰力特性を有する。   Preferably, the auxiliary damping force generating means has an auxiliary damping force characteristic that generates an auxiliary damping force that exponentially increases as the rotational speed of the motor increases.

本発明によれば、モータ回転数が大きい領域で、さらに効果的に回生電流の増加を抑制できる。   According to the present invention, an increase in the regenerative current can be more effectively suppressed in a region where the motor rotation speed is large.

好ましくは、前記減衰力発生手段は、前記モータのロータと一体に回転するファンと、前記ファンを液体と共に収容するファン容器とで構成される。   Preferably, the damping force generating means includes a fan that rotates integrally with a rotor of the motor, and a fan container that houses the fan together with a liquid.

本発明によれば、流体が生じる減衰力特性を利用して、簡単な構成でもって、モータ回転数に応じて指数関数的に補助減衰力を増大することができる。   According to the present invention, it is possible to increase the auxiliary damping force exponentially in accordance with the motor rotational speed with a simple configuration using the damping force characteristic generated by the fluid.

上述のように、本発明によれば、モータの耐久性を向上できる好適な車両懸架装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a suitable vehicle suspension device that can improve the durability of the motor.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る車両1の構成を示す。車両1は、車体2と4つの車輪3を備える。車体2と車輪3は、電磁サスペンション4を介して接続される。電磁サスペンション4は、車両1のバネ上とバネ下の減衰力をモータを用いて発生するアブソーバを備えた車両懸架装置の一例である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. The vehicle 1 includes a vehicle body 2 and four wheels 3. The vehicle body 2 and the wheel 3 are connected via an electromagnetic suspension 4. The electromagnetic suspension 4 is an example of a vehicle suspension device provided with an absorber that generates a spring force and an unsprung damping force of the vehicle 1 using a motor.

なお、電磁サスペンション4のバネにより支えられる部材の位置を「バネ上」と呼び、バネにより支えられていない部材の位置を「バネ下」と呼ぶ。すなわち、バネ上は車体2側であり、バネ下は車輪3側である。   Note that the position of the member supported by the spring of the electromagnetic suspension 4 is referred to as “sprung”, and the position of the member not supported by the spring is referred to as “unsprung”. That is, the sprung is on the vehicle body 2 side, and the unsprung is on the wheel 3 side.

各電磁サスペンション4は、電子制御装置(以下、電子制御装置を「ECU」と表記する)10により独立に制御される。ECU10は、CPU、RAM、ROMを備えて構成される。 電磁サスペンション4を車輪3ごとに設けることにより、ECU10が、各車輪3の状態に応じて電磁サスペンション4のモータに印加する電流をそれぞれ独立して制御することが可能となる。また、電磁サスペンション4を採用することで、応答性の優れた制御を実現できる。   Each electromagnetic suspension 4 is independently controlled by an electronic control device (hereinafter, the electronic control device is referred to as “ECU”) 10. The ECU 10 includes a CPU, a RAM, and a ROM. By providing the electromagnetic suspension 4 for each wheel 3, the ECU 10 can independently control the current applied to the motor of the electromagnetic suspension 4 according to the state of each wheel 3. Further, by adopting the electromagnetic suspension 4, it is possible to realize control with excellent responsiveness.

各電磁サスペンション4のモータに流れる電流は、電流センサ5により検出される。各電流センサ5の検出結果は、ECU10に伝達される。なお電流センサ5による電流検出機能は、ECU10により実現されてもよい。   A current flowing through the motor of each electromagnetic suspension 4 is detected by a current sensor 5. The detection result of each current sensor 5 is transmitted to the ECU 10. The current detection function by the current sensor 5 may be realized by the ECU 10.

また、各車輪3の近傍には、車高センサ6が備えられている。さらに、各電磁サスペンション4には、モータの回転数を検出する回転数センサ7が備えられている。車高センサ6および回転数センサ7の検出信号は、ECU10に入力され、電磁サスペンション4の制御に利用される。   A vehicle height sensor 6 is provided in the vicinity of each wheel 3. Further, each electromagnetic suspension 4 is provided with a rotation speed sensor 7 for detecting the rotation speed of the motor. Detection signals from the vehicle height sensor 6 and the rotation speed sensor 7 are input to the ECU 10 and used for controlling the electromagnetic suspension 4.

図2は、電磁サスペンション4の構成を示す。概略的には、電磁サスペンション4は、ショックアブソーバ20とその外側のコイルスプリング22で構成される。そして、ショックアブソーバ20は、ボールねじ部24とその上方のモータ26で構成される。ボールねじ部24は車輪の上下運動を回転運動に変換し、この回転運動に対する減衰力がモータ26の回生制動により発生される。そして、モータ26の上方には、後述するように、本実施の形態に特徴的な補助減衰力発生部28が設けられており、補助減衰力発生部28は、補助減衰力特性を呈する補助減衰力をバネ上とバネ下の間に発生させる。補助減衰力特性は、モータ減衰力特性と同様にモータ回転数に応じて変化するが、しかし、モータ減衰力特性とは相違している。   FIG. 2 shows the configuration of the electromagnetic suspension 4. Schematically, the electromagnetic suspension 4 includes a shock absorber 20 and a coil spring 22 on the outside thereof. The shock absorber 20 includes a ball screw portion 24 and a motor 26 above the ball screw portion 24. The ball screw portion 24 converts the vertical motion of the wheel into a rotational motion, and a damping force for the rotational motion is generated by the regenerative braking of the motor 26. As will be described later, an auxiliary damping force generation unit 28 characteristic of the present embodiment is provided above the motor 26, and the auxiliary damping force generation unit 28 has an auxiliary damping force characteristic. Force is generated between the sprung and unsprung. The auxiliary damping force characteristic changes according to the motor rotation speed in the same manner as the motor damping force characteristic, but is different from the motor damping force characteristic.

図2の電磁サスペンション4の構成を詳細に説明する。車体取付面30には取付ベース32が取り付けられている。取付ベース32は、車体取付面30に固定されるフランジ部34と、フランジ部34から下方に延びる円筒部36を有する。   The configuration of the electromagnetic suspension 4 in FIG. 2 will be described in detail. An attachment base 32 is attached to the vehicle body attachment surface 30. The mounting base 32 includes a flange portion 34 that is fixed to the vehicle body mounting surface 30 and a cylindrical portion 36 that extends downward from the flange portion 34.

取付ベース32の下側には、筒状のアブソーバハウジング38が配置されている。アブソーバハウジング38の上部に、取付ベース32の下部が嵌められており、両者は軸方向に摺動できる。アブソーバハウジング38の下端は車輪に取り付けられる。   A cylindrical absorber housing 38 is disposed below the mounting base 32. The lower part of the mounting base 32 is fitted to the upper part of the absorber housing 38, and both can slide in the axial direction. The lower end of the absorber housing 38 is attached to the wheel.

アブソーバハウジング38の外側には、フランジ形状のばね受部40が備えられている。そして、コイルスプリング22は、アッパーシートに相当する取付ベース32とロワーシートに相当するばね受部40の間に、予め圧縮された状態で取り付けられている。   A flange-shaped spring receiving portion 40 is provided on the outer side of the absorber housing 38. The coil spring 22 is attached in a compressed state between the attachment base 32 corresponding to the upper seat and the spring receiving portion 40 equivalent to the lower seat.

アブソーバハウジング38の内側には、ロータシャフト42が、軸方向に移動可能に設けられている。ロータシャフト42の下端にはボールねじ44(雄ねじ)が設けられ、アブソーバハウジング38にはボールねじナット46(雌ねじ)が取り付けられており、両者はかみ合っており、これらによりボールねじ部24が構成されている。   A rotor shaft 42 is provided inside the absorber housing 38 so as to be movable in the axial direction. A ball screw 44 (male screw) is provided at the lower end of the rotor shaft 42, and a ball screw nut 46 (female screw) is attached to the absorber housing 38, and they are engaged with each other. ing.

ロータシャフト42はアブソーバハウジング38の中で上方へ延びている。そして、ロータシャフト42は、アブソーバハウジング38を出て、取付ベース32を貫通し、さらに、取付ベース32の上側に配置された筒型の上側ハウジング48の中へと延びている。   The rotor shaft 42 extends upward in the absorber housing 38. Then, the rotor shaft 42 exits the absorber housing 38, penetrates the mounting base 32, and further extends into a cylindrical upper housing 48 disposed on the upper side of the mounting base 32.

上側ハウジング48の中では、ロータシャフト42は、ロータ体50に嵌められている。ロータシャフト42とロータ体50は固定されており、これらによりモータロータ52が構成されている。モータロータ52は、上側ハウジング48の内周面に固定されたモータステータ54の中に配置されており、両者によってモータ26が構成される。   In the upper housing 48, the rotor shaft 42 is fitted into the rotor body 50. The rotor shaft 42 and the rotor body 50 are fixed, and a motor rotor 52 is constituted by these. The motor rotor 52 is disposed in a motor stator 54 fixed to the inner peripheral surface of the upper housing 48, and the motor 26 is configured by both of them.

モータ26を駆動すると、ボールねじ部24でロータシャフト42がボールねじナット46に対して相対回転し、モータ26に対してアブソーバハウジング38が下方に押し下げられ、又は上方に引き上げられる。なお、本実施の形態では、ボールねじ44が車両のバネ上に、ボールねじナット46が車両のバネ下に設けられる例について説明するが、逆でもよい。   When the motor 26 is driven, the rotor shaft 42 is rotated relative to the ball screw nut 46 by the ball screw portion 24, and the absorber housing 38 is pushed downward or pulled upward with respect to the motor 26. In the present embodiment, an example in which the ball screw 44 is provided on the vehicle spring and the ball screw nut 46 is provided on the vehicle spring is described.

ロータシャフト42は、上側ハウジング48の中で、モータ26を越えてさらに上方へ延びている。そして、ロータシャフト42は、上側ハウジング48の上部に設けられた補助減衰力発生部28に達している。   The rotor shaft 42 extends further upward in the upper housing 48 beyond the motor 26. The rotor shaft 42 reaches the auxiliary damping force generator 28 provided at the upper part of the upper housing 48.

補助減衰力発生部28は、仕切壁56を有する。仕切壁56と上側ハウジング48により密閉空間58が形成されており、密閉空間58には液体が満たされている。液体は、本実施の形態ではオイルである。そして、密閉空間58の中に位置するように、ロータシャフト42にファン60が固定されている。ファン60は、ロータシャフト42から半径方向に延びるように設けられており、また、回転に応じて所望の減衰力を発生するように形状が設定されている。上側ハウジング48の一部と仕切壁56が本発明のファン容器として機能している。   The auxiliary damping force generator 28 has a partition wall 56. A sealed space 58 is formed by the partition wall 56 and the upper housing 48, and the sealed space 58 is filled with liquid. The liquid is oil in the present embodiment. The fan 60 is fixed to the rotor shaft 42 so as to be positioned in the sealed space 58. The fan 60 is provided so as to extend in the radial direction from the rotor shaft 42, and the shape is set so as to generate a desired damping force according to the rotation. A part of the upper housing 48 and the partition wall 56 function as a fan container of the present invention.

ロータシャフト42の上端は、軸受62で上側ハウジング48に回転可能に支持されている。また、ロータシャフト42は軸受64で取付ベース32に回転可能に支持され、さらに、ロータ体50が軸受66で取付ベース32に回転可能に支持されている。   The upper end of the rotor shaft 42 is rotatably supported by the upper housing 48 by a bearing 62. The rotor shaft 42 is rotatably supported on the mounting base 32 by a bearing 64, and the rotor body 50 is rotatably supported by the mounting base 32 by a bearing 66.

以上、電磁サスペンション4の構成を説明した。次に、電磁サスペンション4の動作を説明する。   The configuration of the electromagnetic suspension 4 has been described above. Next, the operation of the electromagnetic suspension 4 will be described.

図2の電磁サスペンション4において、コイルスプリング22は、車両のバネ上部分の重量を支持し、また路面からの振動や衝撃が車輪を通して車体に伝わらないようにする。ショックアブソーバ20は、コイルスプリング22による車体の上下振動を減衰させる。このショックアブソーバ20は、モータ26の回生を利用して車両のバネ上とバネ下の間の減衰力を発生することができ、制御応答性に優れている。モータ26はECU10(図1)により制御される。   In the electromagnetic suspension 4 of FIG. 2, the coil spring 22 supports the weight of the sprung portion of the vehicle and prevents vibrations and shocks from the road surface from being transmitted to the vehicle body through the wheels. The shock absorber 20 attenuates vertical vibrations of the vehicle body caused by the coil spring 22. The shock absorber 20 can generate a damping force between the sprung and unsprung parts of the vehicle using the regeneration of the motor 26, and has excellent control response. The motor 26 is controlled by the ECU 10 (FIG. 1).

ECU10は、車両が平坦な場所を走行している場合、電磁サスペンション4のモータ26に印加する電流値を、例えば0Aである基準電流値に設定する。路面に凹凸があって、車輪が上下動する場合、取付ベース32とアブソーバハウジング38との相対運動によりコイルスプリング22が伸縮する。このとき、ボールねじ44がボールねじナット46に対して相対回転することにより、ロータシャフト42が回転し、モータ26が回転して発電機として作用し、回生電流を発生する。そして、このときに生じる抵抗力により減衰力が発生する。   When the vehicle is traveling on a flat place, the ECU 10 sets the current value applied to the motor 26 of the electromagnetic suspension 4 to a reference current value that is, for example, 0A. When the road surface is uneven and the wheel moves up and down, the coil spring 22 expands and contracts due to the relative movement between the mounting base 32 and the absorber housing 38. At this time, when the ball screw 44 rotates relative to the ball screw nut 46, the rotor shaft 42 rotates, and the motor 26 rotates to act as a generator to generate a regenerative current. A damping force is generated by the resistance force generated at this time.

電流センサ5は、モータ26内部で電磁誘導により発生した電流を検出し、ECU10に伝達する。ECU10は、コイルスプリング22の伸縮を抑制する方向の電流、すなわち電磁誘導により生じた電流とは逆向きの電流をモータ26に印加する。ECU10は、車体の上下方向の加速度に応じてモータ26に印加する電流を設定し、減衰力を調整する。このようにして、本実施の形態のショックアブソーバ20は、電磁式ショックアブソーバとして機能する。   The current sensor 5 detects a current generated by electromagnetic induction inside the motor 26 and transmits it to the ECU 10. The ECU 10 applies to the motor 26 a current in a direction that suppresses expansion and contraction of the coil spring 22, that is, a current that is opposite to the current generated by electromagnetic induction. ECU10 sets the electric current applied to the motor 26 according to the acceleration of the up-down direction of a vehicle body, and adjusts damping force. Thus, the shock absorber 20 of the present embodiment functions as an electromagnetic shock absorber.

また、ショックアブソーバ20は、モータ26を駆動してボールねじ44を回転させることにより、車体を上下方向に変位させることができる。これにより、本実施の形態のショックアブソーバ20は、車体の姿勢を制御するために利用することができる。   The shock absorber 20 can displace the vehicle body in the vertical direction by driving the motor 26 and rotating the ball screw 44. Thereby, the shock absorber 20 of this Embodiment can be utilized in order to control the attitude | position of a vehicle body.

上記のように、電磁ショックアブソーバは、モータからなる電磁アクチュエータを有しており、高い応答性が得られ、制御性がよい。しかし、サスペンションからの急激な入力があると、回生により大電流が流れて、モータが損傷する可能性がある。このような事態を避けるために、電磁アクチュエータを大容量にすることも考えられるが、ロータの慣性が大きくなり、応答性が犠牲になる。   As described above, the electromagnetic shock absorber has an electromagnetic actuator composed of a motor, so that high responsiveness is obtained and controllability is good. However, if there is an abrupt input from the suspension, a large current flows due to regeneration, and the motor may be damaged. In order to avoid such a situation, it is conceivable to increase the capacity of the electromagnetic actuator, but the inertia of the rotor is increased and the response is sacrificed.

これに対して、本実施の形態の電磁サスペンション4は、補助減衰力発生部28を備えることで、上記の問題に好適に対処できる。すなわち、補助減衰力発生部28では、ロータシャフト42の回転に伴ってファン60が液体内で回転し、これにより減衰力が発生し、ダンパ効果が得られる。この減衰力により、モータ26の回転の急上昇が抑えられる。   On the other hand, the electromagnetic suspension 4 of the present embodiment can suitably cope with the above problem by including the auxiliary damping force generation unit 28. That is, in the auxiliary damping force generator 28, the fan 60 rotates in the liquid as the rotor shaft 42 rotates, thereby generating a damping force and obtaining a damper effect. Due to this damping force, a rapid increase in the rotation of the motor 26 is suppressed.

図3は、モータ減衰力特性、補助減衰力特性およびこれらの合成減衰力特性を示している。モータ減衰力特性は、モータ26の回生で発生する減衰力の特性であり、補助減衰力特性は、補助減衰力発生部28で生じる減衰力の特性である。   FIG. 3 shows a motor damping force characteristic, an auxiliary damping force characteristic, and a combined damping force characteristic thereof. The motor damping force characteristic is a characteristic of a damping force generated by regeneration of the motor 26, and the auxiliary damping force characteristic is a characteristic of a damping force generated by the auxiliary damping force generation unit 28.

図示のように、モータ26は、モータ回転数(ロータ回転数)に比例した減衰力を発生する。一方、補助減衰力発生部28では、ファン60が、液体で密封された空間に配置されており、減衰力が液体の抵抗により発生する。補助減衰力発生部28は、図示のように、モータ回転数に応じて指数関数的に、より詳細にはモータ回転数の二乗に比例して増大する減衰力を発生する。   As illustrated, the motor 26 generates a damping force proportional to the motor rotation speed (rotor rotation speed). On the other hand, in the auxiliary damping force generation unit 28, the fan 60 is disposed in a space sealed with a liquid, and the damping force is generated by the resistance of the liquid. As shown in the figure, the auxiliary damping force generating unit 28 generates a damping force that increases exponentially according to the motor rotational speed, more specifically in proportion to the square of the motor rotational speed.

したがって、合成減衰力特性を参照すると、回転数が低い通常の使用領域においては、モータの減衰力が支配的であり、補助減衰力は小さい。回転数に比例する減衰力が支配的なので、制御性がよい。   Therefore, referring to the composite damping force characteristic, in the normal use region where the rotational speed is low, the damping force of the motor is dominant and the auxiliary damping force is small. Since the damping force proportional to the rotational speed is dominant, the controllability is good.

これに対して、高回転領域では、補助減衰力が指数関数的に増大するので、補助減衰力がモータ減衰力を上回り、そして支配的になる。大きな減衰力が発生するので、急激な回転数変化が抑えられる。モータに流れる回生電流が抑えられ、モータの発熱防止が可能になる。   On the other hand, since the auxiliary damping force increases exponentially in the high rotation region, the auxiliary damping force exceeds the motor damping force and becomes dominant. Since a large damping force is generated, a rapid change in the rotational speed can be suppressed. The regenerative current flowing through the motor is suppressed, and the motor can be prevented from generating heat.

このようにして、本実施の形態では、低回転時は、電磁アクチュエータが主にダンパ効果を示し、高い制御性が得られ、高回転時は、液体の抵抗によるダンパ効果で電磁アクチュエータに過電流が流れることを防止できる。例えば、車両が凹凸の激しい場所を通ったとする。このとき、大きな入力が発生し、モータの回転が急激に上昇しようとする。しかしながら、モータ回転数が増大すると、補助減衰力が大きくなり、モータ回転数の急上昇が抑えられ、モータが保護される。   In this way, in the present embodiment, the electromagnetic actuator mainly exhibits a damper effect during low rotation and high controllability is obtained, and during high rotation, an overcurrent is applied to the electromagnetic actuator due to the damper effect due to the resistance of the liquid. Can be prevented from flowing. For example, suppose that the vehicle passes through a place with a lot of unevenness. At this time, a large input is generated and the rotation of the motor tends to increase rapidly. However, when the motor rotation speed increases, the auxiliary damping force increases, the rapid increase in the motor rotation speed is suppressed, and the motor is protected.

以上に説明したように、本発明によれば、車両懸架装置には、モータ減衰力特性に従うモータの減衰力と共に、補助減衰力特性に従う補助減衰力が発生する。したがって、モータの容量が小さくとも、モータ回転数に応じて発生する減衰力特性が変更される。モータ容量を大きくすることなく、モータ回転数の急激な増加とそれによる回生電流の増加を抑制することができ、これにより、モータの耐久性を向上できる。   As described above, according to the present invention, the vehicle suspension device generates the auxiliary damping force according to the auxiliary damping force characteristic together with the motor damping force according to the motor damping force characteristic. Therefore, even if the capacity of the motor is small, the damping force characteristic generated according to the motor speed is changed. Without increasing the motor capacity, it is possible to suppress a rapid increase in the motor rotation speed and an increase in the regenerative current, thereby improving the durability of the motor.

さらに、本発明によれば、仮にモータが故障し、または制御装置が故障したとしても、補助減衰力発生手段が補助減衰力を発生する。したがって、簡単な構成で電磁サスペンションにフェールセーフ構造を設けることができる。   Furthermore, according to the present invention, even if the motor fails or the control device fails, the auxiliary damping force generating means generates the auxiliary damping force. Therefore, the fail-safe structure can be provided in the electromagnetic suspension with a simple configuration.

また、本発明によれば、モータ回転数が大きい領域で大きな補助減衰力が得られる。高回転領域での減衰力が増大するので、回生電流の増加を効果的に抑制できる。特に、本発明では、補助減衰力特性がモータ回転数に応じて指数関数的に増大するので、モータ回転数が大きい領域で効果的に回生電流の増加を抑制できる。また、本発明は、流体が生じる減衰力特性を利用して、簡単な構成でもって、モータ回転数に応じて指数関数的に補助減衰力を増大することができる。
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態を示している。第1の実施の形態と共通する事項の説明は適宜省略する。
Further, according to the present invention, a large auxiliary damping force can be obtained in a region where the motor rotation speed is large. Since the damping force in the high rotation region increases, an increase in regenerative current can be effectively suppressed. In particular, according to the present invention, the auxiliary damping force characteristic increases exponentially according to the motor rotational speed, so that an increase in the regenerative current can be effectively suppressed in a region where the motor rotational speed is large. Further, the present invention can increase the auxiliary damping force exponentially in accordance with the motor rotation speed with a simple configuration by utilizing the damping force characteristic generated by the fluid.
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. Description of matters common to the first embodiment will be omitted as appropriate.

図4に示すように、本実施の形態の電磁サスペンション4は、図2の構成に加えて、モータ26と補助減衰力発生部28の間に遊星歯車装置70を備えている。遊星歯車装置70は、サンギア72、プラネタリギア74およびリングギア76を有する。   As shown in FIG. 4, the electromagnetic suspension 4 of the present embodiment includes a planetary gear device 70 between the motor 26 and the auxiliary damping force generator 28 in addition to the configuration of FIG. 2. The planetary gear device 70 includes a sun gear 72, a planetary gear 74, and a ring gear 76.

サンギア72は、ロータシャフト42上に設けられている。プラネタリギア74のキャリア78は、軸受80、82によりロータシャフト42に回転可能に支持されている。さらに、キャリア78の外周にはクラッチ84が備えられている。クラッチ84が解放された状態では、キャリア78は回転可能である。クラッチ84が係合した状態では、キャリア78は上側ハウジング48に固定され、回転不能である。   The sun gear 72 is provided on the rotor shaft 42. The carrier 78 of the planetary gear 74 is rotatably supported on the rotor shaft 42 by bearings 80 and 82. Further, a clutch 84 is provided on the outer periphery of the carrier 78. With the clutch 84 released, the carrier 78 can rotate. In a state where the clutch 84 is engaged, the carrier 78 is fixed to the upper housing 48 and cannot rotate.

クラッチ84は、ECU10により制御される。ECU10は、回転数センサ7により検出されるモータ回転数Nに基づいてクラッチ84を制御する。ECU10は、所定の閾回転数N0を記憶しており、検出される回転数Nと閾回転数N0を比較している。閾回転数N0は、モータ26に過電流が流れない範囲の適当な値に予め設定されている。ECU10は、モータ回転数Nが閾回転数N0未満のときはクラッチ84を解放させ、モータ回転数Nが閾回転数N0以上のときはクラッチ84を係合させる。係合時と解放時の閾回転数が異なって設定され、これによりヒステリシスが設けられてもよい。   The clutch 84 is controlled by the ECU 10. The ECU 10 controls the clutch 84 based on the motor rotational speed N detected by the rotational speed sensor 7. The ECU 10 stores a predetermined threshold rotational speed N0, and compares the detected rotational speed N with the threshold rotational speed N0. The threshold rotational speed N0 is set in advance to an appropriate value in a range where no overcurrent flows to the motor 26. The ECU 10 releases the clutch 84 when the motor rotation speed N is less than the threshold rotation speed N0, and engages the clutch 84 when the motor rotation speed N is greater than or equal to the threshold rotation speed N0. The threshold rotational speed at the time of engagement and release may be set differently, thereby providing hysteresis.

また、リングギア76は、ファンシャフト86に接続されている。本実施の形態では、第1の実施の形態と異なり、ファンシャフト86がロータシャフト42から分かれている。   The ring gear 76 is connected to the fan shaft 86. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the fan shaft 86 is separated from the rotor shaft 42.

次に、本実施の形態の電磁サスペンションの動作を説明する。通常の回生時には、ECU10の制御により、クラッチ84は解放されている。モータ26は、下方からの入力で回転し、回生電流を発生する。しかし、クラッチ84がつながっておらず、ファン60は回転せず、補助減衰力は作用しない。したがって、モータの回生のみで減衰力が発生する。   Next, the operation of the electromagnetic suspension of the present embodiment will be described. During normal regeneration, the clutch 84 is released under the control of the ECU 10. The motor 26 is rotated by an input from below and generates a regenerative current. However, the clutch 84 is not connected, the fan 60 does not rotate, and no auxiliary damping force acts. Therefore, a damping force is generated only by regeneration of the motor.

急激な入力が発生し、ある閾値よりも大きくなると、モータ回転数Nが閾回転数N0に達する。ECU10は、モータ回転数Nが閾回転数N0以上になったと判定すると、クラッチ84を係合させる。これにより、リングギア76がファン60と共に回転する。モータ26の回生と液体の抵抗による合成減衰力が発生する。後者の減衰力は指数関数的に増大し、これによりモータでの過電流の発生が防止される。   When an abrupt input occurs and becomes greater than a certain threshold value, the motor rotation speed N reaches the threshold rotation speed N0. When the ECU 10 determines that the motor rotation speed N has become equal to or greater than the threshold rotation speed N0, the clutch 84 is engaged. As a result, the ring gear 76 rotates together with the fan 60. A combined damping force is generated by the regeneration of the motor 26 and the resistance of the liquid. The latter damping force increases exponentially, thereby preventing the occurrence of overcurrent in the motor.

モータ回転数Nが減少し、閾回転数N0を下回ったとECU10が判定すると、ECU10はクラッチ84をリリースさせる。これにより、リングギア76が停止し、電磁サスペンション4は、第1モータ26が減衰力を発生する状態に戻る。   If the ECU 10 determines that the motor rotational speed N has decreased and has fallen below the threshold rotational speed NO, the ECU 10 releases the clutch 84. Thereby, the ring gear 76 stops and the electromagnetic suspension 4 returns to the state in which the first motor 26 generates a damping force.

図5は、遊星歯車装置70の回転状態を模式的に示している。通常の制御時は、クラッチ84がリリースされており、キャリア78が回転する。そして、リングギア76が回転しないように設定されている。   FIG. 5 schematically shows the rotation state of the planetary gear device 70. During normal control, the clutch 84 is released and the carrier 78 rotates. The ring gear 76 is set so as not to rotate.

過入力発生時はクラッチ84が係合し、キャリア78が回転しない。これによりリングギア76がファンシャフト86と共に回転し、液体の抵抗により減衰力が発生する。   When excessive input occurs, the clutch 84 is engaged and the carrier 78 does not rotate. As a result, the ring gear 76 rotates together with the fan shaft 86, and a damping force is generated by the resistance of the liquid.

図6は、閾回転数N0の設定例を示している。閾回転数N0は、前述のように、モータ26に過電流が流れない範囲の適当な値に予め設定されている。さらに、図6の例は、回転数に応じたモータ減衰力の応答性を考慮している。すなわち、モータ回転数が増大すると、応答性が悪くなり、減衰力が低下する傾向がある。そこで、図6で示すように、減衰力が低下しないレベルで閾回転数が設定される。これにより、十分な減衰力をより確実に得ることができる。   FIG. 6 shows an example of setting the threshold rotational speed N0. As described above, the threshold rotational speed N0 is set in advance to an appropriate value within a range where no overcurrent flows through the motor 26. Furthermore, the example of FIG. 6 considers the response of the motor damping force according to the rotational speed. That is, when the motor rotation speed increases, the responsiveness tends to deteriorate and the damping force tends to decrease. Therefore, as shown in FIG. 6, the threshold rotational speed is set at a level at which the damping force does not decrease. Thereby, sufficient damping force can be obtained more reliably.

なお、本実施の形態の変形例として、ECU10が、モータ回転数N以外の検出信号をクラッチ制御に使ってもよい。例えば、車高センサ6の検出信号が利用できる。すなわち、電磁サスペンションへの入力の大きさは車高センサ6でも検知できる。したがって、車高センサ6の出力を使っても、上述の制御が可能である。   As a modification of the present embodiment, the ECU 10 may use a detection signal other than the motor rotation speed N for clutch control. For example, the detection signal of the vehicle height sensor 6 can be used. That is, the magnitude of the input to the electromagnetic suspension can be detected by the vehicle height sensor 6. Therefore, the above-described control can be performed using the output of the vehicle height sensor 6.

ただし、この変形例において、車高の変化はモータ回転数に比例している。この例のようにモータ回転数Nに応じる他の検出信号を使ったとしても、このような制御はモータ回転数に応じた制御に相当する。   However, in this modification, the change in the vehicle height is proportional to the motor speed. Even if another detection signal corresponding to the motor rotational speed N is used as in this example, such control corresponds to control corresponding to the motor rotational speed.

次に、図7は、モータ減衰力特性、補助減衰力特性およびこれらの合成減衰力特性を示している。本実施の形態では、モータ回転数Nが閾回転数N0未満のときは、モータ26がサスペンションの減衰力を発生する。   Next, FIG. 7 shows a motor damping force characteristic, an auxiliary damping force characteristic, and a combined damping force characteristic thereof. In the present embodiment, when the motor rotation speed N is less than the threshold rotation speed N0, the motor 26 generates the damping force of the suspension.

モータ回転数N(ロータ回転数N)が閾回転数N0以上の領域では、クラッチ84がつながるので、モータ減衰力に補助減衰力が加わる。補助減衰力が回転数の二乗に比例するので、大きな減衰力が発生する。   In a region where the motor rotation speed N (rotor rotation speed N) is greater than or equal to the threshold rotation speed N0, the clutch 84 is connected, so that an auxiliary damping force is added to the motor damping force. Since the auxiliary damping force is proportional to the square of the rotational speed, a large damping force is generated.

したがって、本実施の形態でも、低回点時の制御性、応答性を確保しつつ、高回転時のモータの破損を効果的に防止できる。   Therefore, also in the present embodiment, it is possible to effectively prevent the motor from being damaged at the time of high rotation while ensuring the controllability and responsiveness at the time of low rotation.

そして、本実施の形態では、特に、回転数が低い通常の領域では、モータ減衰力のみが発生しており、減衰力が回転数に比例する。合成減衰力特性の図に示されるように、減衰力特性がリニアな領域が広いので、制御性がよくなるという、さらなる利点が得られる。
(第3の実施の形態)
図8は、本発明の第3の実施の形態を示している。前述の第1、第2の実施の形態と共通する事項の説明は適宜省略する。
In this embodiment, in particular, in a normal region where the rotational speed is low, only the motor damping force is generated, and the damping force is proportional to the rotational speed. As shown in the composite damping force characteristic diagram, since the region where the damping force characteristic is linear is wide, there is an additional advantage that controllability is improved.
(Third embodiment)
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention. A description of matters common to the first and second embodiments will be omitted as appropriate.

図8を参照すると、概略的には、本実施の形態の電磁サスペンション4は、図4に示した第2の実施の形態の変形である。そして、電磁サスペンション4は、遊星歯車装置70のキャリア78の外周に第2モータ90を有し、また、リングギア76には第3モータ92が連結されている。本実施の形態では、第3モータ92が補助減衰力発生手段に相当する。そして、図4のファン60等の液体による補助減衰力発生部28は廃止されている。また、図4のクラッチ84も廃止されている。   Referring to FIG. 8, schematically, the electromagnetic suspension 4 of the present embodiment is a modification of the second embodiment shown in FIG. The electromagnetic suspension 4 has a second motor 90 on the outer periphery of the carrier 78 of the planetary gear device 70, and a third motor 92 is connected to the ring gear 76. In the present embodiment, the third motor 92 corresponds to auxiliary damping force generation means. Further, the auxiliary damping force generating unit 28 using liquid such as the fan 60 of FIG. 4 is abolished. Further, the clutch 84 of FIG. 4 is also abolished.

より詳細には、キャリア78に第2モータロータ94が設けられており、上側ハウジング48の内周に第2モータステータ96が配置されており、これらによって第2モータ90が構成される。   More specifically, the second motor rotor 94 is provided on the carrier 78, and the second motor stator 96 is disposed on the inner periphery of the upper housing 48, and the second motor 90 is configured by these.

また、リングギア76には第3モータロータ98が備えられ、上側ハウジング48の内周に第3モータステータ100が配置されており、これらにより第3モータ92が構成される。第2モータロータ94は軸102で上側ハウジング48に回転可能に支持されている。第3モータ92が前述のように補助減衰力発生手段に相当する。第3モータ92としては、モータ26(以下、適宜、第1モータ26という)および第2モータ90と比べて大容量のモータが備えられている。第1モータ26、第2モータ90は比較的小型のモータでよい。   The ring gear 76 is provided with a third motor rotor 98, and a third motor stator 100 is disposed on the inner periphery of the upper housing 48. The second motor rotor 94 is rotatably supported on the upper housing 48 by a shaft 102. As described above, the third motor 92 corresponds to the auxiliary damping force generating means. As the third motor 92, a motor having a larger capacity than the motor 26 (hereinafter, appropriately referred to as the first motor 26) and the second motor 90 is provided. The first motor 26 and the second motor 90 may be relatively small motors.

第2モータ90および第3モータ92はECU10により制御される。ECU10は、回転数センサ7により検出されるモータ回転数Nに基づいて第2モータ90、第3モータ92を第1モータ26と共に制御する。ECU10は、所定の閾回転数N0を記憶しており、検出される回転数Nと閾回転数N0を比較している。閾回転数N0は、前述したように、モータ26に過電流が流れない範囲の適当な値に予め設定されている。ECU10は、モータ回転数Nが閾回転数N0以上のときは第2モータ90を固定する。   The second motor 90 and the third motor 92 are controlled by the ECU 10. The ECU 10 controls the second motor 90 and the third motor 92 together with the first motor 26 based on the motor rotational speed N detected by the rotational speed sensor 7. The ECU 10 stores a predetermined threshold rotational speed N0, and compares the detected rotational speed N with the threshold rotational speed N0. As described above, the threshold rotational speed N0 is set in advance to an appropriate value within a range where no overcurrent flows through the motor 26. The ECU 10 fixes the second motor 90 when the motor rotation speed N is greater than or equal to the threshold rotation speed N0.

次に、本実施の形態の電磁サスペンションの動作を説明する。通常の回生時には、第1モータ26と第2モータ90が回転し、回生電流を発生し、これらの減衰力が作用する。第3モータ92は回転しない。   Next, the operation of the electromagnetic suspension of the present embodiment will be described. During normal regeneration, the first motor 26 and the second motor 90 rotate to generate a regenerative current, and these damping forces act. The third motor 92 does not rotate.

急激な入力が発生し、ある閾値よりも入力が大きくなると、モータ回転数Nが閾回転数N0に達する。ECU10は、モータ回転数Nが閾回転数N0以上になったと判定すると、第2モータ90を制御して、停止させる。第2モータ90が固定されると、リングギア76が回転し、これに伴って第3モータ92が回転し、回生電流を発生し、そして減衰力を発生する。第3モータ92は容量が大きいので、より大きな減衰力が発生し、第1モータ26および第2モータ90で過電流が防止される。   When an abrupt input occurs and the input becomes larger than a certain threshold value, the motor rotation speed N reaches the threshold rotation speed N0. When the ECU 10 determines that the motor rotation speed N has reached the threshold rotation speed N0 or more, the ECU 10 controls the second motor 90 to stop. When the second motor 90 is fixed, the ring gear 76 rotates, and accordingly, the third motor 92 rotates to generate a regenerative current and a damping force. Since the third motor 92 has a large capacity, a larger damping force is generated, and overcurrent is prevented in the first motor 26 and the second motor 90.

モータ回転数Nが減少し、閾回転数N0を下回ったとECU10が判定すると、ECU10は第2モータ90の固定を解除する。これにより、再び、第1モータ26と第2モータ90が回生を行う。   If the ECU 10 determines that the motor rotation speed N has decreased and has fallen below the threshold rotation speed N0, the ECU 10 releases the fixation of the second motor 90. Thereby, the 1st motor 26 and the 2nd motor 90 regenerate again.

図9は、第1モータ26の減衰力特性、第2モータ90の減衰力特性、第3モータ92の減衰力特性およびこれらの合成減衰力特性を示している。第3モータ92の減衰力特性が、補助減衰力特性に相当する。   FIG. 9 shows the damping force characteristics of the first motor 26, the damping force characteristics of the second motor 90, the damping force characteristics of the third motor 92, and their combined damping force characteristics. The damping force characteristic of the third motor 92 corresponds to the auxiliary damping force characteristic.

本実施の形態では、モータ回転数N(ロータ回転数N)が閾回転数N0未満のとき、合成減衰力は、第1モータ26と第2モータ90の減衰力の合成である。第1モータ26と第2モータ90は比較的小容量なので、減衰力は比較的小さいが、応答性は高い。   In the present embodiment, when the motor rotation speed N (rotor rotation speed N) is less than the threshold rotation speed N0, the combined damping force is a combination of the damping forces of the first motor 26 and the second motor 90. Since the first motor 26 and the second motor 90 have a relatively small capacity, the damping force is relatively small, but the response is high.

一方、モータ回転数Nが閾回転数N0以上の領域では、合成減衰力は、第1モータ26と第3モータ92の減衰力の合成である。第3モータ92の容量が大きいので、大きな減衰力が発生する。   On the other hand, in a region where the motor rotation speed N is equal to or greater than the threshold rotation speed N0, the combined damping force is a combination of the damping forces of the first motor 26 and the third motor 92. Since the capacity of the third motor 92 is large, a large damping force is generated.

したがって、本実施の形態でも、低回点時の制御性、応答性を確保しつつ、高回転時のモータの破損を効果的に防止できる。   Therefore, also in the present embodiment, it is possible to effectively prevent the motor from being damaged at the time of high rotation while ensuring the controllability and responsiveness at the time of low rotation.

なお、本実施の形態の変形例として、第2モータ90の代わりにクラッチが設けられてもよい。クラッチは、図4に示される第2の実施の形態のクラッチ84でよい。そして、第2の実施の形態で説明したように、クラッチはECU10により制御され、モータ回転数Nが閾回転数N0以上のときに係合される。   As a modification of the present embodiment, a clutch may be provided instead of the second motor 90. The clutch may be the clutch 84 of the second embodiment shown in FIG. As described in the second embodiment, the clutch is controlled by the ECU 10 and is engaged when the motor rotation speed N is equal to or higher than the threshold rotation speed N0.

この変形例では、回転数が低いときは第1モータ26が回生を行い、回転数が増大すると第1モータ26および第3モータ92が回生を行う。したがって、この変形例でも本発明の利点が得られる。   In this modification, the first motor 26 performs regeneration when the rotational speed is low, and the first motor 26 and the third motor 92 perform regeneration when the rotational speed increases. Therefore, the advantage of the present invention can be obtained even in this modification.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention.

本発明は、電磁式の車両懸架装置の耐久性を向上でき、有用である。   The present invention can improve the durability of an electromagnetic vehicle suspension system, and is useful.

実施の形態に係る車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle which concerns on embodiment. 第1の実施の形態に係る電磁サスペンションの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electromagnetic suspension which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る減衰力特性を示す図である。It is a figure which shows the damping force characteristic which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る電磁サスペンションの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electromagnetic suspension which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における遊星歯車装置の動作状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state of the planetary gear apparatus in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における閾回転数の設定を説明する図である。It is a figure explaining the setting of the threshold rotation speed in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る減衰力特性を示す図である。It is a figure which shows the damping force characteristic which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る電磁サスペンションの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electromagnetic suspension which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る減衰力特性を示す図である。It is a figure which shows the damping force characteristic which concerns on 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両、2 車体、3 車輪、4 電磁サスペンション、5 電流センサ、6 車高センサ、7 回転数センサ、10 ECU、20 ショックアブソーバ、22 コイルスプリング、24 ボールねじ部、26 モータ、28 補助減衰力発生部、56 仕切壁、58 密閉空間、60 ファン。   1 vehicle, 2 vehicle body, 3 wheels, 4 electromagnetic suspension, 5 current sensor, 6 vehicle height sensor, 7 speed sensor, 10 ECU, 20 shock absorber, 22 coil spring, 24 ball screw part, 26 motor, 28 auxiliary damping force Generating part, 56 partition wall, 58 sealed space, 60 fans.

Claims (3)

バネ上とバネ下の間の減衰力を発生させるモータと、
前記モータの回転数に応じて、前記モータが奏するモータ減衰力特性とは相違する補助減衰力特性の補助減衰力をバネ上とバネ下の間に発生させる補助減衰力発生手段と、を備え、
前記補助減衰力発生手段は、前記モータの高回転領域で前記モータの減衰力以上の補助減衰力を発生する補助減衰力特性を有することを特徴とする車両懸架装置。
A motor that generates a damping force between the sprung and unsprung;
Auxiliary damping force generating means for generating an auxiliary damping force of an auxiliary damping force characteristic different from the motor damping force characteristic exhibited by the motor according to the number of rotations of the motor,
The vehicle suspension apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary damping force generating means has an auxiliary damping force characteristic that generates an auxiliary damping force that is greater than or equal to the damping force of the motor in a high rotation region of the motor.
前記補助減衰力発生手段は、前記モータの回転数の増加に応じて指数関数的に増大する補助減衰力を発生する補助減衰力特性を有することを特徴とする請求項1に記載の車両懸架装置。 2. The vehicle suspension system according to claim 1, wherein the auxiliary damping force generating means has an auxiliary damping force characteristic that generates an auxiliary damping force that exponentially increases with an increase in the rotational speed of the motor. . 前記減衰力発生手段は、前記モータのロータと一体に回転するファンと、前記ファンを液体と共に収容するファン容器とで構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の車両懸架装置。 The vehicle suspension apparatus according to claim 1 or 2, wherein the damping force generating means includes a fan that rotates integrally with a rotor of the motor, and a fan container that accommodates the fan together with a liquid.
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